【话险危夷】脓毒症导致凝血障碍与弥漫性血管内凝血

2021
04/06

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古麻今醉
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脓毒症是感染引起的宿主免疫反应失调导致的危及生命的器官功能障碍,凝血功能障碍以及弥漫性血管内凝血是其重要的病理变化之一。



外科侵入性手术常常引起患者脓毒症的发生,并伴有凝血功能异常。最近在日本进行了一项观察性的调查,在重症监护病房接受治疗的1895名脓毒症患者中,29%的患者被诊断为脓毒症诱发的凝血功能障碍,这个术语与实验室标准定义的弥散性血管内凝血(DIC)是同义词。在脓毒症患者中,由于宿主防御机制发生关键反应而引起凝块生成(凝血)和凝块破裂(纤溶)的失衡,但Gropper认为,“所有这些情况(在脓毒症中)可能都有一个共同的发展途径,即多系统器官衰竭的发生:促炎细胞因子、白细胞和其他蛋白质对内皮的广泛激活。在这些情况下,活化的内皮细胞形成血栓前状态,导致微血管血栓的形成。此外,纤溶受到抑制,导致纤维蛋白血栓的积聚,而纤维蛋白血栓本身就是促炎的。“这一描述也与我们对脓毒症中发生的凝血障碍的理解是一致的,这种疾病通常被描述为弥散性血管内凝血(DIC)。虽然脓毒症是引起DIC的常见原因,但其它病理生理状态包括创伤、心源性休克或急性缺血性损伤也可引起DIC,这是一种病理诊断和临床并发症,是由另一种潜在的疾病所导致。手术后的炎症反应,特别是体外循环后所引起的炎症反应,常常会发生全身炎症反应综合征和凝血功能障碍。

脓毒症所致凝血障碍和弥漫性血管内凝血的病理生理学研究

脓毒症引起的凝血功能障碍和DIC的主要途径包括凝血途径的激活、血小板和其他炎性细胞(如中性粒细胞、淋巴细胞)的聚集以及血管内皮细胞损伤。在经典学说中,组织因子是外源性凝血途径的关键成分,在巨噬细胞和单核细胞上表达,被认为在凝血途径起始环节中起着关键作用。组织因子在细胞外囊泡上表达,而表达在细胞膜上磷脂酰丝氨酸残基是接触途径的启动者。在脓毒症中,中性粒细胞被激活,在细胞外释放陷阱来限制感染,包括DNA、组蛋白( DNA结构完整性结合蛋白)和其他中性粒细胞颗粒蛋白,如图1所示。受损的宿主细胞释放的损伤相关分子进一步促进血栓形成。当细胞损伤和造血细胞激活时,无细胞的DNA和核蛋白被释放到循环中,如图1所示,组蛋白具有很强的促凝血活性。为了平衡这种促血栓形成作用,循环中的血浆蛋白包括抗凝血酶和蛋白C/S提供了重要的抗凝作用。血管内皮的抗血栓作用在脓毒症中也很重要,但在生理条件下它可以防止血栓形成,保持血管完整性和调节血管张力。血管内皮细胞释放一氧化氮和前列环素,从而发挥生理性抗血栓作用,而在脓毒症条件下,血管内皮细胞通过表达组织因子和释放血管性假血友病因子来促进血栓前反应。

图1脓毒症炎性血栓形成机制。病原体相关分子模式(PAMPs)和损伤相关分子模式(DAMPs)均可通过表达于细胞表面的特异性模式识别受体刺激单核细胞。激活的单核细胞释放细胞因子和趋化因子,激活血小板、中性粒细胞和内皮细胞。单核细胞和其他细胞释放细胞外囊泡(EVs),在其表面表达促凝血剂组织因子(TF)和磷脂酰丝氨酸(PS)。健康的内皮细胞通过产生一氧化氮(NO)和前列环素(PGI2)并表达糖萼及其结合蛋白抗凝血酶(AT)来维持其抗血栓形成能力。受损的内皮细胞在糖萼被破坏后,其性质转变为促凝血剂,并表达超大血管性假血友病因子(VWF)。中性粒细胞通过表达组织因子,释放颗粒蛋白和化学介质,在凝血激活中起着关键作用。中性粒细胞还通过排出中性粒细胞胞外陷阱(NETosis)来激活凝血。NETs是由促凝血剂DNA、组蛋白和其他 DAMPs。CF-DNA,无细胞脱氧核糖核酸;HMGB1,高迁移率群盒;RBC,红细胞(红细胞);PAI-1,纤溶酶原激活物抑制物-1。

血管内皮细胞功能障碍和抗凝紊乱是脓毒症所致凝血功能障碍的特征。血管内皮细胞表面排列着膜结合的蛋白多糖和糖胺多糖侧链,通过与抗凝血酶的结合提供关键的抗血栓作用。内皮细胞还通过产生组织型纤溶酶原激活物和纤溶酶原激活物抑制物-1来平衡纤溶反应,这种平衡改变以抑制脓毒症期间的纤溶反应。凝血/纤溶系统紊乱是脓毒症所致凝血功能障碍的一个发病原因。

脓毒症所致凝血功能障碍和弥漫性血管内凝血的定义和诊断

DIC首次被描述为血栓和出血并存的一种特殊情况。在感染性休克的患者中,凝血途径被激活,凝血因子被消耗,这是DIC的标志。国际血栓和止血学会科学标准化小组委员会在2001.15将DIC定义为“一种获得性综合征,其特征是血管内凝血途径激活,并由于多种原因引起的局部功能丧失,可能源于并导致微血管的损害,若进一步恶化往往可能会发生器官功能障碍”。表1所示,诊断DIC的四项实验室检查包括纤维蛋白标志物水平升高,例如纤维蛋白/纤维蛋白原降解产物或 D-2聚体升高,血小板计数减少,凝血酶原时间延长以及纤维蛋白原水平降低。

建立了附加的诊断标准以对止血功能的晚期失代偿期进行分类,称为显性DIC,强调“全身性血管内凝血”和“消耗性凝血病”,并按表1所示的评分系统进行定义。如果DIC总分大于或等于5分,则患者被诊断为患有显性DIC,代表晚期的“全面的凝血激活状态”。其他组织也使用了基于其他凝血生物标记物组合的类似评分系统;然而,由于DIC是一个概念性的、以实验室为基础的临床诊断,这些标准的相关性值得商榷。国际血栓和止血协会公开的DIC标准已被国际采纳用于诊断DIC的金标准。理想情况下,DIC评分应用于鉴别已经处于凝血功能障碍晚期或可能不可逆阶段的患者,而从临床的角度来看会延误治疗。因此,及早识别患者的凝血功能障碍对于潜在的管理,特别是在重症监护室,将是至关重要的。

脓毒症患者的凝血功能紊乱从最初的代偿期持续到DIC的失代偿期。尽管关于凝血功能障碍的定义仍有争议,但通常认为它是“血液凝结能力受损的状态”,通常凝血功能障碍一词主要代表出血性状态。然而,凝血功能障碍一词现在被用来表示一种包括出血性和血栓性两种紊乱状态。关于脓毒症引起凝血障碍的管理,最近的研究表明,任何干预的延迟都可能是有害的。目前国际血栓和止血协会小组委员会建议使用标准及早发现凝血障碍。诊断脓毒症引起的凝血障碍的标准包括血小板减少、凝血酶原时间延长和器官功能障碍,按序贯器官衰竭评估评分进行评估(表1)。脓毒症所致凝血障碍评分系统与目前采纳的DIC评分系统的比较显示,其敏感性提高了两倍,而且患者比国际血栓和止血协会所定义的凝血障碍标准更早达到DIC的标准。另一项验证性研究报道,脓毒症所致凝血障碍的诊断可能对寻找合适的脓毒症抗凝治疗方法有价值,类似于曾经使用的激活蛋白c的治疗方法。

表1 .脓毒症引起的凝血病与国际血栓和止血学会Overt- DIC评分系统

SIC总分≥4分,SOFA评分与凝血标准之和超过2分。SOFA总分是4个项目(呼吸、心血管、肝脏、肾脏 )的总和。显性- DIC总分≥5分。

DIC:弥散性血管内凝血、FDP:纤维蛋白原/纤维蛋白降解产物、INR:国际标准化比值、SIC:脓毒症所致凝血病、SOFA:序贯器官衰竭评估。

鉴别诊断

血小板减少的发生往往是认识脓毒症所致凝血障碍的线索。然而,危重病患者应考虑引起血小板减少的不同原因,具体治疗因发病原因不同而不同。围术期可能出现的血栓形成两种状态包括血栓性微血管病变和肝素诱导的血小板减少。

血栓性微血管病患者在微循环内形成广泛血栓,导致血小板减少和溶血性贫血,包括血栓性血小板减少性紫癜和溶血性尿毒症综合征。血栓性血小板减少性紫癜有两种类型:先天性和后天性。获得性血栓性血小板减少性紫癜(获得性血栓性血小板减少性紫癜)是一种自身免疫性疾病,由一种名为ADAMTS13的裂解酶耗尽或抑制引起。ADAMTS13是一种去整合素和金属蛋白酶,带有血栓反应蛋白1型基序,成员13将von Willebrand因子裂解成多聚体单位,以防止高凝状态。ADAMTS13的耗竭通常是由感染引发的,需要每天进行血浆置换以减少发病率和死亡率。溶血性尿毒症综合征分为两种,产生志贺毒素的大肠杆菌诱导的类型多发生在儿童中,在发展中国家很常见,以严重出血性结肠炎、微血管性溶血性贫血和肾功能衰竭为特征,死亡率高。不太常见的形式是非典型溶血性尿毒症综合征,其症状相似,但由补体激活引起,治疗方法是用艾库组单抗抑制治疗。虽然临床表现相似,但如图2所示的鉴别诊断可能给临床提供帮助。

图2对于发生血小板减少的脓毒症患者引起的凝血病( SIC )和弥散性血管内凝血( DIC )的诊断流程图。SIC或DIC的存在需要仔细评估。作为第一步,使用SIC评分系统检查SIC的存在情况(表1 ),如果确定存在,则应在第二步确认存在显性DIC (表1 )。当未发现SIC或DIC时,应考虑血栓性微血管病变( TMA )及其他情况导致的血小板减少的原因。作为第一步,检查有无微血管病变性溶血性贫血( MAHA:红细胞碎裂、乳酸脱氢酶升高、胆红素升高、血红蛋白下降[ < 10 g / dl ]、触珠蛋白耗竭),如发现存在血栓性血小板减少性紫癜( TTP )、产志贺毒素大肠埃希菌( STEC )引起的溶血性尿毒综合征( HUS )、不典型HUS ( aHUS )、继发性TMA等。若排除MAHA,应考虑其他条件如肝素诱导的血小板减少症( HIT )和免疫血小板减少症( ITP )。APS,抗磷脂综合征,CAPS,灾难性APS。

在围手术期,临床医生需要注意的一个重要血栓微血管病是肝素诱导的血小板减少症,这是一种由血小板抗体激活引起的自身免疫性疾病,它识别了与肝素结合的血小板因子-4的多分子复合体。这种特殊的疾病状态由于使用抗凝剂(肝素)引起血小板抗体激活所致血栓形成。临床“4Ts”评分系统(血小板减少、发病时间、血栓形成和其他导致血小板减少的原因)可以评估肝素诱导的血小板减少的临床可能性。肝素诱导血小板减少症的诊断是以血小板因子-4依赖的免疫分析法为支持。在临床实践中,肝素诱导的血小板减少很容易与脓毒症相关的凝血障碍相混淆,特别是与休克性肝炎、肾上腺出血、皮肤/肢体坏死等器官功能障碍有关,治疗包括停用肝素和适当时启动非肝素抗凝治疗,通常是直接凝血酶抑制剂阿加曲班或比伐卢定。其他情况也与DIC相似,最近发表了处理这些情况的实用指南及诊断标准。

生物标志物和其他检测

DIC的诊断基于实验室检测,可在大多数地方医院作为常规检查进行,所谓的国际止血试验已被作为诊断标准,尽管还需要额外的生物标志物。其他分子标志物,如凝血酶-抗凝血酶复合物、可溶性纤维蛋白和凝血酶原片段1.2,已经在日本血栓和止血协会提议的标准中被采用。脓毒症相关凝血障碍的独特特征之一是抑制纤溶。脓毒症相关性凝血病的一个独特的特点是抑制纤溶酶原激活物抑制剂- 1的产生,其循环水平被报道是脓毒症严重程度的有用指标。还可以通过测量凝血酶-抗凝血酶/纤溶酶-纤溶酶抑制物复合体比率来评估纤溶抑制作用,这一比率在严重脓毒症患者中显著升高。

脓毒症所致凝血障碍的特征之一是自身抗凝物质的消耗,如抗凝血酶和蛋白C,血液中抗凝物质的消耗被认为在发病机制中起重要作用,并且据报道血浆水平与疾病的严重程度相关。这些抗凝物质水平下降的机制是多因素的,包括消耗增加,生成减少以及血管通透性增加导致的过度渗漏。

监测凝血和纤溶的动态变化可以为凝血障碍的阶段提供信息,临床上护理人员可使用专业设备进行粘弹性测试进行监测。创伤相关性凝血障碍患者可通过血栓弹性成像和旋转血栓弹力法来检测纤溶状态。已有报道显示在脓毒症患者中,早期抑制纤溶酶活性会导致纤溶系统的急性关闭,其与脓毒症患者发病率和死亡率增加有相关性。然而,这些检测的有效性仍有待确定。旋转血栓弹力测定法与DIC评分有很好的相关性,当与其他包括蛋白C水平或抗凝血酶的生物标志物联合使用时,大大提高了诊断能力。

在脓毒症患者中,糖萼成分从血管内皮细胞脱落到循环中。已有研究提出通过测定血浆中胆固醇水平来作为测量内皮损伤的一种方法。然而,这项测试的可靠性还没有确定,还需要进一步的实验验证。

细胞外囊泡是其他潜在的新生物标志物,据报道,白细胞来源的细胞外囊泡计数是脓毒症相关凝血疾病的早期和相关生物标志物。然而,由于缺乏标准化的检测程序,此类检测的临床相关性受到阻碍。

脓毒症中其他重要的凝血生物标志物,包括循环损伤相关的分子,如无细胞DNA和组蛋白,已被证明通过促进凝血途径的激活、血小板聚集和抑制纤溶而影响止血。然而,它们的有效性仍有待检验。

治疗

治疗脓毒症引起的凝血障碍的关键是对潜在感染的快速及时治疗。其他已被广泛研究的策略是针对抑制血栓形成效应。肝素和类肝素是治疗各种血栓栓塞性疾病最常用的抗凝剂,但其治疗脓毒症所致凝血障碍(DIC)的有效性仍存在争议,一般仅限于预防深静脉血栓形成。

目前还没有全球认可的治疗药物来特效治疗脓毒症所致的凝血障碍。天然抗凝血剂,如抗凝血酶、活化蛋白C和组织因子途径抑制剂的有效性已在21世纪初的大规模对照试验中进行了研究。不幸的是,这些试验中的任何一个都不能达到主要目标,然而需明确的是,所有这些试验都是针对脓毒症,而不是脓毒症相关的凝血障碍和弥散性血管内凝血(DIC)。相反,在DIC患者亚组中进行的特别分析显示抗凝血酶和重组活化蛋白C的良好效果。虽然重组活化蛋白C已经从世界市场上撤出,但日本已经对抗凝血酶治疗败血症DIC的疗效进行了广泛的研究,全国范围内的数据库研究反复证明补充适量的抗凝血酶对DIC患者有潜在的生存益处。此外,一项荟萃分析显示,在患有DIC的脓毒症患者中,使用抗凝血酶有改善生存的趋势。但是,国际脓毒症指南中没有推荐使用抗凝血酶。从这些研究中可以吸取的重要教训是,抗凝治疗可能对出现凝血障碍的脓毒症患者有益,但对那些没有凝血障碍的患者则无效。

尽管新鲜冰冻血浆作为脓毒症引起的DIC患者的一种治疗方法可能有潜在的优势,但没有临床数据支持它的应用,除非有一种特殊的治疗方法可以治疗,包括出血或抗凝血酶以外的因子耗尽。基于这一考虑,最近在一项多国、随机对照的III期试验中检验了重组血栓调节蛋白对合并凝血障碍(血小板计数低于150×109/l,凝血酶原时间比大于1.4)的脓毒症患者的疗效。在28天内800名脓毒症患者的死亡率降低了2.6%,尽管这一结果没有被发现达到统计学意义。另据报道,超过20%的患者甚至在开始治疗之前就恢复了,对达到基线入组标准的患者(约600例)进行的亚组分析显示,28天的全因死亡率降低了5.4%。总而言之,天然抗凝剂的有效性尚未得到证实,需要继续研究。

最后,我们承认该评论中存在一些悬而未决的问题。首先,脓毒症的凝血障碍是一种动态现象,表现形式多样,我们仍然没有一个理想的工具来评估脓毒症的这种动态变化。其次,目前国际上还没有针对脓毒症引起的凝血障碍的标准治疗方法。上述重要问题仍需在今后加以解决。

结论

凝血功能障碍是脓毒症患者重要而常见的并发症,是导致器官功能障碍的重要原因。脓毒症是血管内皮损伤和血小板减少的常见原因,可发展为DIC,DIC是脓毒症引起的凝血障碍的代名词。DIC是一种以实验室为基础的诊断,代表了凝血障碍的失代偿状态,也可以由其他原因引起,包括创伤、心源性休克和多器官损伤。脓毒症凝血障碍的诊断往往不能及早或正确建立,DIC也有不同的分类。最近,报道了一种快速诊断DIC的两步法(表1)。危重患者的其他情况,如血栓性血小板减少性紫癜和溶血性尿毒症综合征,也可出现在脓毒症患者中,治疗时应加以鉴别治疗。虽然脓毒症引起的凝血障碍的诊断是基于止血生物标志物的组合,但未来可能会出现新的候选对象,使诊断变得更简单。需要继续努力开发新的治疗方法来治疗这些复杂的疾病,并采取更具针对性的方法。在开发新的治疗方法之前,需要一种多模式的方法,包括对潜在感染进行及时的抗生素治疗,心肺复苏,以及如果发生出血或血栓后遗症,对潜在的凝血障碍进行适当的处理

评述:


脓毒症是感染引起的宿主免疫反应失调导致的危及生命的器官功能障碍,凝血功能障碍以及弥漫性血管内凝血是其重要的病理变化之一。文献报道脓毒症继发凝血功能障碍的发生率在25.7%-90.1%,对患者安全造成严重威胁。

本文从脓毒症凝血功能障碍以及弥漫性血管内凝血的定义、诊断标准、鉴别诊断要点、病理生理学特点做了系统分析,探讨了脓毒症继发凝血功能障碍的生物标记物以便临床早期识别,进而提出了治疗建议,为脓毒症患者的救治,尤其合并凝血功能障碍甚至并发弥漫性血管内凝血患者的临床管理提供了系统参考,拓宽了专业视野。

文章也提及,多种病因可导致机体凝血功能障碍以及弥漫性血管内凝血,并且这种临床并发症是一个动态监测管理的过程。目前临床研究中也缺乏针对由脓毒症引发的凝血功能障碍的特异性治疗方法,需要持续关注和进一步研究探讨。

翻译:蒋程凤 校对:唐雯  

润色:蒋龙  评述:刘艳  

原始文献:                             Iba T, Levi M, Levy JH. Sepsis-Induced Coagulopathy and Disseminated Intravascular Coagulation. Semin Thromb Hemost. 2020 Feb;46(1):89-95. doi: 10.1055/s-0039-1694995. Epub 2019 Aug 23. PMID: 31443111.
本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:nanxingjun@hmkx.cn
关键词:
血管内凝血,凝血障碍,脓毒症,弥漫性,血小板,血栓

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